(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 PL/EP T3 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2009/44 EP B1 (13) T3 (1) Int. Cl. B22D29/00 B22C9/06 B22D23/02 (4) Tytuł wynalazku: Skrócenie czasu wykonania cyklicznej, seryjnej produkcji tłoków do silników spalinowych (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2008/08 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 02/20 (73) Uprawniony z patentu: KS Kolbenschmidt GmbH, Neckarsulm, DE (72) Twórca (y) wynalazku: MIELKE Siegfried, Neckarsulm, DE (74) Pełnomocnik: Helpat rzecz. pat. Stypułkowski Heliodor Warszawa ul. Opaczewska 12/17 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejsk iego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 Opis Przedmiotem wynalazku jest sposób seryjnej produkcji tłoków do silników spalinowych według cech części przedznamiennej zastrzeżenia patentowego W seryjnej produkcji tłoków znane są formy odlewnicze, które są negatywową formą dla wytwarzanego półwyrobu tłokowego i które są napełniane roztopionym metalem przez układ dopływowy. Chodzi z reguły o formy wieloczęściowe, składające się z dwóch zewnętrznych połówek kokili, jednolub kilkuczęściowego rdzenia, który ustala wewnętrzny kontur tłoka od strony małej główki korbowodu, oraz z trzonu odlewniczego ze środkowym zasilaczem, który wyznacza powierzchnię półwyrobu tłokowego od strony komory spalania. Rdzeń i zewnętrzne połówki kokili również po otwarciu formy odlewniczej pozostają w pobliżu siebie, natomiast trzon odlewniczy jest odsuwany do dwóch metrów od formy odlewniczej celem ułatwienia dostępu przy wyjmowaniu tłoka. Wewnętrzna powierzchnia zasilacza jest z reguły wyłożona materiałem o własnościach silnie termoizolacyjnych. Dlatego zasilacz napełniony również roztopionym metalem powinien utrzymywać stan płynny aż do całkowitego zakrzepnięcia odlewu, żeby udostępnić dostateczną ilość roztopionego metalu dla wyrównania skurczu objętościowego przy krzepnięciu. Podczas przechodzenia metalu od stanu ciekłego do stałego objętość zmniejsza się o kilka procent. Ponieważ w każdym przypadku trzeba unikać w produkcie jam skurczowych (pustek), zasilacz jest umieszczany tak, aby na przykład dzięki sile ciężkości metal mógł z niego dopływać uzupełniająco do produktu. Z dotychczasowych sposobów wytwarzania w ramach produkcji seryjnej jest wiadomo (na przykład z JP A, JP A lub WO 2006/0489 A), że po wlaniu roztopionego metalu do formy odlewniczej trzeba odczekać dość długi czas, w trakcie którego nie tylko nastąpi całkowite zestalenie metalu wlanego do formy odlewniczej, lecz także tej części roztopionego metalu, która znajduje się w zasilaczu. Dopiero po zakrzepnięciu metalu w zasilaczu lub przynajmniej po utworzeniu się wytrzymałej skorupy obrzeżnej, która może utrzymać płynną zawartość zasilacza, można otworzyć z reguły dzieloną formę odlewniczą i wyjąć półwyrób tłokowy. Dla tego przedziału czasowego, czyli okresu od wlania metalu do formy odlewniczej aż do otwarcia tej formy (zwanego czasem krzepnięcia), zadaje się stałe czasy zależnie od wielkości wytwarzanego tłoka. Dopiero po upływie tego czasu i innych okresów, które są potrzebne na przygotowanie formy do następnej operacji odlewania, może rozpocząć się następny przebieg odlewania. Dlatego u podstaw wynalazku leży zadanie opracowania sposobu seryjnej produkcji tłoków do silników spalinowych, przy użyciu którego poprzez skrócenie czasu krzepnięcia następuje redukcja taktu pracy urządzenia, co umożliwia znaczne zwiększenie wydajności. Zadanie to jest rozwiązywane według wynalazku poprzez cechy zastrzeżenia patentowego 1. 3 Według wynalazku przewidziano, że otwiera się formę odlewniczą i wyjmuje z niej odlew, zanim

3 nastąpi takie zakrzepnięcie roztopionego metalu w strefie zasilacza/zasilaczy, że powstanie skorupa obrzeżna utrzymująca niezawodnie zawartość zasilacza albo zasilacz/-zasilacze zakrzepnie/zakrzepną na tyle, że osiągnięta zostanie stabilność kształtu, przy czym następnie podczas wyjmowania i po pewnym czasie od wyjęcia tłoka z formy odlewniczej pozostaje na odlewie ta część formy, która ustala kontur zasilacza. Oznacza to, że forma odlewnicza jest otwierana, zanim roztopiony metal w strefie zasilacza ukształtuje stabilną w kształcie skorupę obrzeżną albo zanim cała zawartość zasilacza ulegnie dostatecznemu zestaleniu, by utrzymać jego kształt, a tym samym zachować również jego funkcję. Oznacza to, że moment otwarcia formy odlewniczej wybiera się na tyle wcześnie, że gdyby nagle zostały odjęte od półwyrobu tłokowego wszystkie części formy odlewniczej, to część tego półwyrobu stanowiąca zasilacz rozpościerała by się na tłoku w postaci "kałuży". Otwarcie formy odlewniczej oznacza tu i w dalszej części opisu, że po napełnieniu formy roztopionym metalem części formy odlewniczej zmieniają swoją pozycję o tyle, że może być wyjęty tłok. W wynalazku wykorzystuje się fakt, że roztopiony metal krzepnie w kierunku zasilacza. Wskutek kontaktu doprowadzanego metalu z metalową z reguły, a zatem odprowadzającą dobrze ciepło, formą odlewniczą roztopiony metal krzepnie bowiem wcześniej przy konturach cieńszych fragmentów późniejszego półwyrobu tłokowego niż w grubościennej strefie denka tłoka poniżej zasilacza i w samym izolowanym zasilaczu. Powstaje coś w rodzaju garnka, wewnątrz którego znajduje się jeszcze nie zakrzepnięty metal. Powyżej jest usytuowany płynny do końca zasilacz, z którego stale spływa roztopiony metal do jeszcze płynnej strefy tłoka celem wyrównania skurczu objętościowego przy przejściu od fazy płynnej do stałej. Wymontowanie tłoka następuje w czasie w którym musi być jeszcze utrzymana funkcja zasilacza i dzięki temu skraca się znacznie takt pracy przy seryjnej produkcji tłoków, ponieważ ostateczne krzepnięcie tłoka odbywa się poza formą odlewniczą, nie zajmując czasu drogich środków inwestycyjnych. Aby utrzymać funkcję zasilacza w tłoku wymontowanym wcześniej według wynalazku, przewidziano w postaci wykonania wynalazku następujące sposoby postępowania. Po pierwsze, wykorzystuje się ten fakt, że forma odlewnicza jest zbudowana z kilku części. Część formy odlewniczej, która wyznacza kontur denka tłoka od strony komory spalania i która z reguły zawiera także zasilacz czyli trzon odlewniczy lub jego wewnętrzna część, także po wyjęciu tłoka z formy odlewniczej pozostaje przy półwyrobie do jego całkowitego zestalenia. Podczas gdy tłok z nasadzonym trzonem odlewniczym krzepnie poza formą odlewniczą, można przygotować formę dla następnego odlewu i wypełnić ją wkładkami. Kontynuując tę ideę, można rozwinąć to rozwiązanie również tak, że tylko fragment trzonu odlewniczego, korzystnie izolująca tuleja zasilacza, pozostaje przy wymontowanym tłoku, i jest doprowadzana znów do formy dopiero przy odlewie drugiego w kolejności tłoka. Rozwiązaniem jest też wykorzystanie luźnej części w postaci "jednorazowej tulei zasilacza" albo taniej wkładki do tulei zasilacza, która po wymontowaniu tłoka zapewnia stabilność i funkcjonal-

4 3 ność zasilacza. 1 Po drugie, można zmienić kształt półwyrobu tłokowego tak, że ciasno wokół zasilacza powstaje zamknięty w kierunku obwodowym "wał ochronny" o dostatecznej wysokości w kierunku osiowym tłoka, który stabilizuje pozycję zawartości zasilacza po wymontowaniu z formy odlewniczej i zapewnia działanie zasilacza. Wał ten jest cienkościenny, dzięki czemu jest zapewnione jego wcześniejsze krzepnięcie. W następnej postaci wykonania wynalazku przewidziano, że półwyrób tłokowy jest chłodzony. Po wyjęciu tego półwyrobu z formy odlewniczej roztopiony metal w strefie zasilacza i ewentualnie także w sąsiadującej z nią strefie denka tłoka nie jest jeszcze zakrzepnięty. Aby przyspieszyć chłodzenie półwyrobu tłokowego z jeszcze płynnym zasilaczem poza właściwą formą odlewniczą, półwyrób ten jest więc chłodzony, co może odbywać się na przykład tak, że półwyrób tłokowy z uformowanym zasilaczem wstawia się do zadanej wysokości (ewentualnie całkowicie) w kąpiel z cieczą chłodzącą, otacza się gazem chłodzącym albo ciałem chłodzącym. Reasumując, zaletą wynalazku jest skrócenie czasu taktu pracy polegające na tym, że podczas krzepnięcia nie czeka się na zestalenie ciekłego metalu w formie odlewniczej łącznie z zasilaczem, lecz wyjmuje się wcześniej półwyrób tłokowy z formy odlewniczej i całkowite opróżnienie następuje poza formą odlewniczą.

5 4 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób seryjnej produkcji tłoka, przy czym roztopiony metal wlewa się przez strefę doprowadzania do kilkuczęściowej formy i zasilacza i odczekuje się, aż roztopiony metal zestali się w formie odlewniczej na tyle, że ustali się zewnętrzny kontur odlewu lub też ustali się ostatecznie powierzchnia, znamienny tym, że otwiera się formę odlewniczą i wyjmuje się z niej odlew, zanim roztopiony metal zakrzepnie w strefie zasilacza/zasilaczy na tyle, że ukształtuje się skorupa obrzeżna utrzymująca niezawodnie zawartość zasilacza/zasilaczy albo zasilacz/zasilacze zakrzepnie/za-krzepną na tyle, że osiągnięta zostanie stabilność kształtu, przy czym następnie podczas wyjmowania i po pewnym czasie od wyjęcia tłoka z formy odlewniczej część formy, która ustala kontur zasilacza, pozostaje na odlewie. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odlew jeszcze przed całkowitym zestaleniem chłodzi się czynnikiem chłodzącym. 3. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że półwyrób tłokowy po wyjęciu z formy odlewniczej odstawia się lub dalej obrabia tak, że powierzchnia zasilacza stanowi najwyższy punkt produktu. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odlew jest odlewem kokilowym.